题目内容
温室气体二氧化碳减排的一种方法是：从燃煤电厂或天然气电厂排放气中回收CO2，再与CH4热解炉产生的H2反应生成CH3OH．
CO2（g）+3H2（g）
CH3OH（g）+H2O（g）
（1）500℃时，在体积为1L的容积固定的密闭容器中，充入1mol CO2和3mol H2，测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图1所示．
①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H2）= mol?L-1?min-1．
②该反应的平衡常数K= （保留一位小数），平衡时H2的转化率为 ．
③已知温度升高，K值减小．下列措施中能使
增大的是 ．
A．升高温度 B．充入He（g），使体系压强增大
C．将H2O（g）从体系中分离 D．再充入1mol CO2和3mol H2
（2）CH3OH作为内燃机燃料或通过燃料电池驱动车辆．可减少CO2排放多达45%．
①已知：
CH3OH（g）+H2O（g）═CO2（g）+3H2（g）△H1=+49.0kJ?mol-1
2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-483.6kJ?mol-1
则反应CH3OH（g）+
O2（g）═CO2（g）+2H2（g）的△H= kJ?mol-1．
②甲醇质子交换膜燃料电池的结构示意图如图2，已知H+移向通入O2的电极，甲醇进入 极（填“正”或“负”），正极发生的电极反应为 ．
CO2（g）+3H2（g）
| 一定条件 |
（1）500℃时，在体积为1L的容积固定的密闭容器中，充入1mol CO2和3mol H2，测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图1所示．
①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H2）=
②该反应的平衡常数K=
③已知温度升高，K值减小．下列措施中能使
| n(CH3OH) |
| n(CO2) |
A．升高温度 B．充入He（g），使体系压强增大
C．将H2O（g）从体系中分离 D．再充入1mol CO2和3mol H2
（2）CH3OH作为内燃机燃料或通过燃料电池驱动车辆．可减少CO2排放多达45%．
①已知：
CH3OH（g）+H2O（g）═CO2（g）+3H2（g）△H1=+49.0kJ?mol-1
2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-483.6kJ?mol-1
则反应CH3OH（g）+
| 1 |
| 2 |
②甲醇质子交换膜燃料电池的结构示意图如图2，已知H+移向通入O2的电极，甲醇进入
考点：化学平衡常数的含义,用盖斯定律进行有关反应热的计算,常见化学电源的种类及其工作原理,化学平衡的影响因素
专题：基本概念与基本理论
分析：（1）①根据v=
计算v（CH3OH），再根据速率之比等于化学计量数之比计算v（H2）；
②依据图象和平衡三段式列式计算平衡浓度，结合平衡常数概念计算得到，转化率=
×100%；
③使n（CH3OH）/n（CO2）应采取措施，使平衡向正反应移动，注意不能只增大二氧化碳或降低甲醇的量；
（2）①依据热化学方程式恒容盖斯定律计算得到所需热化学方程式；
②甲醇燃料电池中，甲醇为负极，电解质为酸，正极氢气得到电子生成水；
| △c |
| △t |
②依据图象和平衡三段式列式计算平衡浓度，结合平衡常数概念计算得到，转化率=
| 消耗量 |
| 起始量 |
③使n（CH3OH）/n（CO2）应采取措施，使平衡向正反应移动，注意不能只增大二氧化碳或降低甲醇的量；
（2）①依据热化学方程式恒容盖斯定律计算得到所需热化学方程式；
②甲醇燃料电池中，甲醇为负极，电解质为酸，正极氢气得到电子生成水；
解答：
解：（1）①由图可知，10min到达平衡，平衡时甲醇的浓度变化为0.75mol/L，故v（CH3OH）=
=0.075mol/（L．min），速率之比等于化学计量数之比，故v（H2）=3v（CH3OH）=0.075mol/（L．min）×3=0.225mol/（L．mon），
故答案为：0.225；
②CO2（g）+3H2（g）
CH3OH（g）+H2O（g）
起始量（mol/L） 1 3 0 0
变化量（mol/L） 0.75 2.25 0.75 0.75
平衡量（mol/L） 0.25 0.75 0.75 0.75
K=
=5.3
平衡时H2的转化率=
×100%=75%；
故答案为：5.3，75%；
③温度升高，K值减小，说明反应 是放热反应，使n（CH3OH）/n（CO2）增大，应采取措施，使平衡向正反应移动，但不能只增大二氧化碳或降低甲醇的量，
A．该反应正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应移动，n（CH3OH）/n（CO2）减小，故A错误，
B．充入He（g），使体系压强增大，容器的容积不变，反应混合物的浓度不变，平衡不移动，n（CH3OH）/n（CO2）不变，故B错误，
C．将H2O（g）从体系中分离，平衡向正反应移动，n（CH3OH）/n（CO2）增大，故C正确，
D．再充入1mol CO2和3mol H2，等效为增大压强，平衡向正反应移动，n（CH3OH）/n（CO2）增大，故D正确；
故答案为：CD；
（2）①a、CH3OH（g）+H2O（g）═CO2（g）+3H2（g）△H1=+49.0kJ?mol-1
b、2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-483.6kJ?mol-1
依据盖斯定律计算，a+
b得到，反应CH3OH（g）+
O2（g）═CO2（g）+2H2（g）△H=-192.8 KJ/mol；
故答案为：-192.8；
②甲醇燃料电池中，甲醇中C元素的化合价升高，则甲醇为负极，电解质为酸，甲醇失去电子生成二氧化碳，电极反应为CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+，正极氢气得到电子生成水，电极反应为：O2+4H++4e-═2H2O；
故答案为：负； O2+4H++4e-═2H2O．
| 0.75mol/L |
| 10min |
故答案为：0.225；
②CO2（g）+3H2（g）
| 一定条件 |
起始量（mol/L） 1 3 0 0
变化量（mol/L） 0.75 2.25 0.75 0.75
平衡量（mol/L） 0.25 0.75 0.75 0.75
K=
| 0.75×0.75 |
| 0.25×0.753 |
平衡时H2的转化率=
| 2.25mol/L |
| 3mol/L |
故答案为：5.3，75%；
③温度升高，K值减小，说明反应 是放热反应，使n（CH3OH）/n（CO2）增大，应采取措施，使平衡向正反应移动，但不能只增大二氧化碳或降低甲醇的量，
A．该反应正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应移动，n（CH3OH）/n（CO2）减小，故A错误，
B．充入He（g），使体系压强增大，容器的容积不变，反应混合物的浓度不变，平衡不移动，n（CH3OH）/n（CO2）不变，故B错误，
C．将H2O（g）从体系中分离，平衡向正反应移动，n（CH3OH）/n（CO2）增大，故C正确，
D．再充入1mol CO2和3mol H2，等效为增大压强，平衡向正反应移动，n（CH3OH）/n（CO2）增大，故D正确；
故答案为：CD；
（2）①a、CH3OH（g）+H2O（g）═CO2（g）+3H2（g）△H1=+49.0kJ?mol-1
b、2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-483.6kJ?mol-1
依据盖斯定律计算，a+
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
故答案为：-192.8；
②甲醇燃料电池中，甲醇中C元素的化合价升高，则甲醇为负极，电解质为酸，甲醇失去电子生成二氧化碳，电极反应为CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+，正极氢气得到电子生成水，电极反应为：O2+4H++4e-═2H2O；
故答案为：负； O2+4H++4e-═2H2O．
点评：本题为综合题，涉及化学平衡影响因素分析、平衡常数计算、反应热的计算、热化学反应方程式的书写、燃料电池等知识点，注重高考常考考点的考查，题目难度中等．
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